復(fù)合材料機(jī)械連接性能研究及接頭設(shè)計.pdf

1、復(fù)合材料因具有高比強(qiáng)、高比模及可設(shè)計性等特點,航空結(jié)構(gòu)中大量采用復(fù)合材料用于減輕結(jié)構(gòu)重量,這已成為衡量飛機(jī)先進(jìn)性的重要標(biāo)志之一。復(fù)合材料機(jī)械連接是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié),同時也是影響復(fù)合材料應(yīng)用于主承力構(gòu)件的一個必須面對的問題。由于復(fù)合材料的各向異性及脆性,其連接強(qiáng)度影響因素多,破壞模式復(fù)雜。探索能夠提高復(fù)合材料連接效率及強(qiáng)度的方法具有重要的工程意義及應(yīng)用價值。本文對復(fù)合材料機(jī)械連接的研究工作主要分為以下三部分:
　　第一

2、部分主要對復(fù)合材料單釘連接強(qiáng)度及破壞模式展開了相關(guān)研究。首先通過試驗獲得了復(fù)合材料機(jī)械連接的各種基本破壞模式并對其影響因素進(jìn)行了分析。其次基于復(fù)合材料損傷機(jī)理,利用ABAQUS有限元分析軟件建立了復(fù)合材料二維累積損傷模型驗證分析了幾何尺寸、螺栓-孔配合間隙以及鋪層對單釘連接強(qiáng)度的影響。最后針對復(fù)合材料機(jī)械連接致使連接處纖維中斷,降低了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,本文通過試驗及數(shù)值模擬方法對接頭局部增強(qiáng)方案進(jìn)行了研究,其損傷模型采用所編寫的三維ABAQUS

3、/Explicti用戶材料子程序VUMAT,并在層合板與增強(qiáng)體之間采用內(nèi)聚力單元預(yù)測了分層失效。
　　第二部對復(fù)合材料多釘連接展開了相關(guān)工作。首先針對復(fù)合材料多釘連接載荷分配不均勻的問題,建立了基于復(fù)合材料三維等效工程彈性常數(shù)的多釘連接載荷分配有限元模型,經(jīng)與相關(guān)試驗對比,驗證了所建立的載荷分配模型具有很高地實用性和精確性。在所建立模式基礎(chǔ)上,分析了鋪層及釘數(shù)對釘載分配的影響,并對多釘連接載荷分配進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。進(jìn)一步對釘數(shù)及釘?shù)?/p>